Hei,

Tusen takk for spørsmålet, og din interesse for automasjonsfaget.

Jeg har ingen erfaring med frekvensomformeren Omron V1000; Vector Control Drive, og jeg har heller ingen oversikt på det måleutstyret du har brukt for målingene dine.

Jeg tror med sikkerhet jeg kan si: Den energimengden du tilfører frekvensomformeren Omron V1000 fra nettet via terminalene L1/L2/L3 er høyere enn den konsumerte effekten på terminalene U/V/W.

Jeg antar med sikkerhet at tilførselen til frekvensomformeren er en fin, ren sinus på 230 V RMS. Jeg antar videre at ditt måleinstrument indikerer rett verdi på spenningen. Og, jeg antar videre at produktet ditt bruker PWM ('Pulse Width Modulation') på U/V/W.

Frekvensomformeren "hakker" opp DC-spenningen til Av-På-pulser på U/V/W for å komponere et frekvensmønster; typisk mellom null og 200 Hertz.

Du skriver at måleinstrumentet viser 200 V ved 50 Hertz på motorkabelen (U/V/W). Jeg kan nødvendigvis ikke påstå at den spenning du oppgir er feil, men det er grunn til å tro at måleinstrumentet ikke er egnet for å måle motorspenningen korrekt, selv om du ser et tall i displayet!

Det sikreste er å måle motorspenningen med et Oscilloskop. Da vil du med sikkerhet, bokstavelig, se spenningen, og beregne RMS-verdien på U/V/W.

Tilført elektrisk effekt (P_inn) til frekvensomformer (VSD - Variable Speed Drive) for 3-fase applikasjon finner vi ved å multiplisere kvadratroten av 3 med spenningen (RMS-verdi), strøm og cosinus fasevinkel for aktiv og reaktiv effekt.

"Power Factor" forteller oss forholdet mellom den aktive og reaktive effekten.

For å produsere (dekke behovet) for mekanisk energi på motorakslingen, trengs aktiv elektrisk energi. Reaktiv effekt trengs for å produsere nødvendig magnetisering inne i den elektriske motoren. Reaktiv effekt nyttiggjøres ikke for mekanisk arbeid.

Den mekaniske effekten avhenger av det dreiemomentbehovet (T = Torque) som applikasjonen krever ved et gitt turtall (n). Desto høyere turtall som kreves eller høyere behov for dreiemoment på motorakslingen, desto høyere uteffekt trekker motoren fra frekvensomformeren. Dette har en direkte innvirkning på hvor mye som trekkes av nettet som elektrisk effekt.

Frekvensomformerens virkningsgrad er forholdet mellom levert effekt, og tilført effekt.

Frekvensomformeren leverer høyere motorstrøm enn den nettstrøm frekvensomformeren trekker fra nettet.

Selv om dette kan virke overraskende, fins en naturlig forklaring. Den strøm som leveres til motoren har to komponenter; magnetiseringsstrøm (reaktiv effekt) og strøm for å produsere dreiemomentet (aktiv effekt).

Magnetiseringsstrømmen, som typisk er en tredjedel av motorens nominelle belastningsstrøm, sirkulerer mellom DC-kondensatoren i frekvensomformeren og motoren. Nettstrøm til frekvensomformeren og motorstrøm er isolert fra hverandre i frekvensomformeren ved bruk av DC-kondensatoren (likeretterleddet). Magnetiseringsstrømmen produserer ikke noe mekanisk arbeid (aktiv effekt).

Ved null belastning på motoraksling (ikke behov for dreiemoment; motor går på tomgang) er nettstrømmen inn til frekvensomformeren meget liten; typisk rundt 5-10% av nominell motorbelastningsverdi, mens motorstrømmen kan være 30-40% av nominell verdi (magnetiseringsstrømmen sirkulerer i motorkabelen, men forbrukes ikke). Nettstrømmen, som nesten er i fase med nettspenningen (cos[j] = 0,98), brukes nå stort sett til å dekke varmetap i frekvensomformer og friksjonstap i motor. I grove trekk vil motorstrømmen være 90 grader faseforskjøvet i forhold til motorspenningen da mesteparten brukes for magnetisering av motoren og kun litt for å kompensere for friksjonstap (lagerfriksjon).

Etter hvert som motorakslingen må levere et høyere dreiemoment (mer aktiv effekt), stiger både nettstrømmen inn til frekvensomformer, og motorstrømmen inn til motoren. Økningene vil ikke være like store på hver sin side av frekvensomformeren grunnet av strømmene er isolerte fra hverandre i DC-leddet.

Det er viktig å legge merke til at verdien på magnetiseringsstrømmen er et resultat av motorens design, og ikke som et resultat av det arbeid som utføres av motorakslingen til enhver tid. Den magnetiseringsstrømmen som går til motoren i en halvperiode av sinusen, returnerer til kilden (frekvensomformeren) i neste halvperiode. Så, netto i én hel sinus-periode er det ingen forbruk av magnetiseringsstrøm.

En fordel med DC-leddet i frekvensomformeren er at vi isolerer faseforskyvningen i motorkabelen med faseforskyvningen på nettet. Motoren kan typisk ha power factor i området 0,70 til 0,85 ved full last, mens power factor i frekvensomformeren ligger nær inntil 1.

Tilbake til spørsmålet ditt:

Nettstrømmen inn til frekvensomformeren er forskjellig fra motorstrømmen fordi motorstrømmen består av en relativ stor komponent; reaktiv strøm som sirkulerer i motorkabelen grunnet magnetiseringsstrøm.

Ta også en kikk på denne tråden jeg har skrevet på!

Tusen takk for et grundig svar! :)

Dette var til stor hjelp. Håper det også blir til bedre forståelse for andre også.

Meterne jeg brukte til måling av strøm og spenning var: Fluke 787, Instrutek mamy-60, og Fluke 97 med ampere tang Fluke 80i-1000s. De ga alle nesten helt lik måling. Tok flere målinger med vert av meterne.

For en stund tilbake kom jeg over samme fenomen med en annen frekvensomformer Omron mx2. Brukte en asynkron 3 fase motor som er ganske lik den jeg brukte sist. Klarte aldri å forstå hvorfor det var slik. Tusen takk igjen for det gode svaret jeg fikk! :)